ПД-14. Начало большого пути

Рубрика: Двигателестроение
6566

28 сентября 1988 г. с Центрального аэродрома имени Фрунзе на Ходынском поле в Москве впервые взлетел опытный пассажирский самолет Ил-96-300, оснащенный двигателями ПС-90А.

 

15 декабря 2020 г. с аэродрома Иркутского авиационного завода состоялся первый полет пассажирского самолета МС-21-310, оснащенного двигателями ПД-14.

 

 

Между этими двумя историческими событиями, разделенными более чем 30 годами, очень много общего. Во-первых, и ПС-90А, и ПД-14 на момент своего появления были одними из самых современных авиационных двигателей в мире. А во-вторых, разработка, испытания и доводка этих двигателей стали делом жизни одного человека — молодого главного конструктора в те далекие годы и умудренного опытом руководителя и генерального конструктора в наше время…

 

70-летию лауреата Государственной премии РФ в области науки и техники, доктора технических наук, профессора, заведующего кафедрой «Авиационные двигатели» Пермского государственного технического университета, действительного члена РАН, генерального конструктора АО «ДК-Авиадвигатель» Александра Александровича Иноземцева посвящается.

 

НЕМНОГО ИСТОРИИ

 

В середине 1980-х гг. в среде студентов (одним из которых был и я) и преподавателей факультета авиационных двигателей Харьковского авиационного института только и говорили, что о новейшем советском двигателе Д-90, который должен был «заткнуть за пояс» разрекламированные западные ТРДД Пратт-Уитни PW2000 и Роллс-Ройс RB211-535, информация о которых стала появляться в зарубежных технических журналах, практически без задержек (!) поступавших в библиотеку иностранной литературы вуза.

 

Было от чего прийти в восторг: степень повышения давления в компрессоре > 30, температура газов перед турбиной > 1500 К — таких параметров наше авиадвигателестроение еще не знало!

 

Позднее мне, уже молодому инженеру, довелось поучаствовать в разработке бортовой системы контроля БСКД-90, познакомиться со многими специалистами смежных предприятий, в том числе и Пермского МКБ.

 

А дальше — «лихие» девяностые, инфляция, «дикая» приватизация, «свобода» и рынок, упадок бюджетного финансирования, крах и развал многих предприятий, в том числе и составлявших гордость советского авиапрома. Но погибло не все. Стараниями, трудом, здоровьем действительно великих людей — Ф. М. Муравченко, В. А. Богуслаева, А. А. Саркисова, В. М. Чепкина, А. А. Иноземцева и др. — были сохранены ключевые авиадвигателестроительные предприятия и КБ, сохранены бесценные инженерные кадры…

 

РАЗРАБОТКА И ИСПЫТАНИЯ

 

К концу 1990-х стало ясно, что ПС-90А не имеет перспектив развития в первую очередь из-за устаревшего компрессора, ведущего свою историю от первого пермского ТРДД Д-20П (1960 г). Поэтому в 1999–2000 гг. на АО «Авиадвигатель» был спроектирован новый газогенератор поколения 5+: пятиступенчатый компрессор со степенью повышения давления 11, кольцевая камера сгорания и одноступенчатая охлаждаемая турбина. Универсальный газогенератор должен был стать основой семейства ТРДД: ПС-7 с тягой 71,6 кН, ПС-9 с тягой 100 кН, ПС-14, ПС-18 и других более мощных двигателей. Однако работы дальше теоретических чертежей и плакатов не продвинулись. Денег едва хватало на продолжение эксплуатационной доводки серийного ПС-90А.

 

В 2002 г. бы завершен эскизный проект нового российского среднемагистрального авиалайнера, получившего громкое обозначение МС-21 (Магистральный самолет XXI-го века). Новый самолет должен был дополнить находящийся на завершающей стадии проектирования региональный RRJ (ныне SSJ) и конкурировать с западными Эрбас A320 и Боинг 737. Полномасштабные работы смогли развернуть лишь в 2008 г., когда началось полноценное государственное финансирование. Указом Президента России головным исполнителем программы МС-21 была назначена корпорация «Иркут».

 

Тогда же стало ясно, что для нового само- лета МС-21 нужен новый российский двигатель. ЦИАМ совместно с пермским АО «Авиадвигатель» был сформи- рован технический облик перспективного ТРДД с прямым приводом вентилятора, и с 2004 г. начала реализовываться программа создания научно-технического задела для обеспечения его разработки. Сам двигатель получил обозначение ПД-14 (Перспективный двигатель с тягой 14 тонн). Тем не менее в объявленном тендере на силовую установку для МС-21 в декабре 2009 г. победил американский PW1400G.

 

Официально техническое задание на двигатель ПД-14 для МС-21 было сформировано в конце 2007 г., а с 2008 г. в Перми развернулись полномасштабные работы по проекти- рованию узлов двигателя, разработке и освоению критических технологий, необходимых для создания нового ТРДД. К этому моменту российское правительство выделило 15 млрд руб. (450 млн евро по курсу того времени) для ведения НИОКР по новому двигателю. Защита аванпроекта состоялась в марте 2010 г., а эскизного проекта — в июле 2011 г.

 

В 2010–2013 гг. к работам по альтернативной камере сгорания привлекали украинское ГП «Ивченко-Прогресс», однако по известным причинам это сотрудничество было прекращено.

 

Стендовые испытания демонстрационного газогенератора № 100ГГ-01 начались в Перми в ноябре 2010 г. Двигатель — демонстратор технологий (ДДТ) № 100-01 был собран и впервые запущен на стенде «ОДК-Авиадвигатель» в июне 2012 г. Второй ПД-14 (№ 100-03) был изготовлен в 2013 г. и поступил на стендовые испытания в январе 2014 г., а третий (№ 100-04) — в октябре того же года. В декабре 2014 г. на стенд установили ПД-14 № 100-05. В течение 2015 г. было изготовлено четыре следующих двигателя: ПД-14 № 100-06 был собран «Авиадвигателем», но газогенератор для него впервые изготавливался уже серийным заводом, а двигатели №№ 100-07, 100-08 и 100-09 полностью строились «Пермскими моторами».

 

Одним из ключевых изменений конструкции двигателя стало изменение места расположения коробки приводных агрегатов вместо подкапотного пространства газогенератора в подкапотном пространстве мотогондолы. Кроме того, по всем узлам двигателя были разработаны и внедрены мероприятия, обеспечивающие повышение их эффективности, ресурса и снижение массы.

 

ПД-14 № 100-06 к концу года прошел этап испытаний в термобарокамере ЦИАМ, а двигатель № 100-07 в октябре 2015 г. поступил на летные испытания на борту летающей лаборатории Ил-76ЛЛ в ЛИИ им. М. М. Громова в Жуковском. Первый этап летных испытаний ПД-14 на Ил-76ЛЛ был успешно выполнен к марту 2016 г., совершено 16 полетов с наработкой двигателя в полете более 22 ч, в ходе которых «подтверждены заявленные характеристики и работоспособность в ожидаемых условиях эксплуатации». Второй этап летных испытаний ПД-14 №100-07 под крылом Ил-76ЛЛ прошел в период с октября 2016 г. по март 2017 г. (восемь полетов, наработка в воздухе — более 26 ч).

 

Двигатель № 100-08 в октябре-ноябре 2016 г. прошел отработку по боковому обдуву на открытом стенде АО «ОДК-Сатурн» в Полуево под Рыбинском. ПД-14 № 100-09 после демонстрации на Международном форуме двигателестроения МФД-2016 в Москве встал на длительные циклические испытания.

 

В течение 2016 г. «Пермскими моторами» были собраны еще два двигателя опытной партии — №№ 100-10 и 100-11. Первый из них прошел испытания в термобарокамере ЦИАМ с имитацией работы на высоте 11 км (при М = 0,8) и 12 км (при М = 0,53), а также на открытом испытательном стенде под Рыбинском, а второй в конце декабря 2017 г. поступил на третий (заключительный) этап летных испытаний под крылом летающей лаборатории Ил-76ЛЛ в Жуковском.

 

В 2017 г. пермским заводом были изготовлены два заключительных двигателя опытной партии — №№ 100-12 и 100-13. Таким образом, общее число опытных ПД-14 достигло 12, включая ДДТ, при этом большинство из них претерпело несколько плановых переборок после соответствующих этапов испытаний на стендах в Перми, Рыбинске и Тураево.

 

В 2018 г. построили двигатели двигатели №№ 100-14, 100-15 и 100-16 для третьего летного экземпляра МС-21 (первого с ТРДД ПД-14). Формально их передали «Иркуту» в декабре, но оставили на ответственном хранении пока машина не достигнет определенного уровня готовности. В декабре 2020 г. состоялся первый полет МС-21-310 с двигателями ПД-14.

 

В середине августа 2019 г. завершилась комплектация и началась финишная сборка ПД-14 с номерами 100-17 и 100-18. Они предназначались для второго летного МС-21-310. Передача их «Иркуту» перенесена на 2021 г. Следующий за ними мотор № 100-19 стал первым, предназначенным для серийного самолета, который поступит в коммерческую эксплуатацию.

 

Необходимо отметить, что ПД-14 является программой всей ОДК, и в ее реализации, кроме «Авиадвигателя» и «Пермских моторов», активно задействуются и другие предприятия. Например, на долю ОДК-УМПО приходится до 30 % всех работ по двигателю, включая производство вентилятора и турбины низкого давления с задней опорой. АО «ОДК — Пермские моторы» отвечает за изготовление газогенератора (компрессор ВД, камера сгорания и турбина ВД) и окончательную сборку двигателя, в производстве компрессора НД и разделительного корпуса участвуют «ОДК- Сатурн» и ОДК-УМПО, реактивное сопло внутреннего контура и центральное тело поставляет «Металлист-Самара», центральный привод и коробку приводов — «Салют» и ОДК-УМПО, САУ FADEC и агрегаты топливной системы — пермское АО «ОДК-СТАР».

 

Продолжение статьи читайте в декабрьском номере журнала "Наука и техника" за 2021 год.  Доступна как печатная, так и электронная версии журнала. Оформить подписку на журнал можно здесь.

 

В магазине на сайте также можно купить магнитыкалендарипостеры с авиацией, кораблями, сухопутной техникой.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.